Question

Ⅰ．一定温度下，在容积为V L的密闭容器中进行反应：aN（g） bM（g），M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示：

（1）此反应的化学方程式中a/b=___________；

（2）t₁到t₂时刻，以M的浓度变化表示的平均反应速率为_________________；

（3） N的平衡转化率为_______________；

（4）下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________（填字母）。

a．反应中M与N的物质的量之比为1︰1        

b．混合气体的总质量不随时间的变化而变化

c．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化        

d．单位时间内每消耗a mol N，同时生成b mol M

e．混合气体的压强不随时间的变化而变化             

f．N的质量分数在混合气体中保持不变

Ⅱ．研究性学习小组为探究铁与稀盐酸反应，取同质量、体积的铁片、同浓度的盐酸做了下列平行实验：

实验①：把纯铁片投入到盛有稀盐酸的试管中，发现放出氢气的速率变化如图所示：

实验②：把铁片投入到含FeCl₃的同浓度稀盐酸中，发现放出氢气的量减少。

实验③：在稀盐酸中滴入几滴CuCl₂溶液，用铁片做实验，发现生成氢气的速率加快。

试回答下列问题：

（1）分析实验①中t₁～t₂速率变化的主要原因是_______，t₂～t₃速率变化的主要原因是______。

（2）实验②放出氢气的量减少的原因是___________________（用离子方程式表示）。

（3）某同学认为实验③反应速率加快的主要原因是形成了原电池，你认为是否正确？请选择下列相应的a或b作答。a.若不正确，请说明原因_____________________________________。b.若正确，则写出实验③中原电池的正极电极反应式_______________________。

Answer

2 mol/(L·min) 75% cef 反应放热，溶液温度升高，反应速率加快 随反应进行，盐酸的浓度减小对反应速率的影响变得更明显，反应速率减慢 2Fe3++Fe=3Fe2+ 正确，实验③中加入CuCl2后铁和CuCl2反应生成Cu，Fe和Cu形成了原电池，所以反应速率加快 2H++2e-=H2↑

【解析】

Ⅰ(1)对于同一反应在相同时间内，各物质的物质的量的变化之比等同于相应的化学计量系数比；

(2)此题在计算反应速率时要注意两个问题，一是选取的时间段为t1~t2，二是图像中描述的是M物质的量的变化，而非物质的量浓度的变化；

(3)可根据图像判断出反应达到平衡时，转化的N的物质的量，进一步就能求出其转化率；

(4)判断该反应是否达到平衡状态时，要注意该反应是在恒温恒容的条件下进行的；另外，可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，并且各物质的浓度或百分含量不再变化；

Ⅱ在分析反应速率变化的原因时，除内因外，要注意影响速率的外因包括温度，浓度，压强，催化剂，原电池以及接触面积等。

Ⅰ(1) 反应开始到平衡时，参加反应的N的物质的量为8mol-2mol=6mol，生成的M的物质的量是5mol-2mol=3mol，化学反应中物质的变化量之比等于化学计量数之比，所以此反应的化学方程式中a:b=6:3=2；

(2) 由图可知，t1到t2时刻M的物质的量变化为4mol-3mol=1mol，故；

(3) N的平衡转化率为；

(4)a．各物质的组成不再改变时，可逆反应会处于平衡状态，故若M与N的物质的量之比为1:1并且不再发生变化时，该反应才会处于平衡状态，a项错误；

b．该反应，因为反应物和生成物都是气体，所以混合气体的总质量始终不变，混合气体总质量不变不能说明达到平衡，b项错误；

c．由于a≠b，随反应进行混合气体总物质的量发生变化，混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化，说明达到平衡，c项正确；

d．单位时间内消耗amolN，同时生成bmolM，都表示正反应速率，反应始终按此关系进行，该描述没有体现逆反应，所以不能说明达到平衡，d项错误；

e．由于a≠b，随反应进行混合气体总物质的量发生变化，根据公式可知，混合气体的压强不随时间的变化而变化，说明混合气体总的物质的量不再改变，说明反应达到平衡，e项正确；

f．N的质量分数若保持不变说明物质的组成不再发生变化，反应一定处于平衡状态，f项正确；

答案选cef；

Ⅱ(1)铁和盐酸反应是放热反应，所以实验①中t1～t2速率变化的主要原因是：反应放热，溶液温度升高，反应速率加快；t2～t3速率变化的主要原因是：随反应进行，盐酸的浓度减小对反应速率的影响变得更明显，因此反应速率减慢；

(2)实验②由于稀盐酸中含有FeCl3，其也可与Fe发生反应，所以导致氢气的量减少的原因是：2Fe3++Fe=3Fe2+；

(3) 实验③中加入CuCl2后铁和CuCl2反应生成Cu，Fe和Cu形成了原电池，所以反应速率加快，则该结论正确；其电极反应是：负极发生氧化反应：Fe-2e-=Fe2+；正极发生还原反应： 2H++2e-=H2↑。